近日，核能安全所科研人員提出了一種在超稀溶膠中通過溶劑洗滌和氯離子取代制備清潔開放悠悠球形納米顆粒的新策略，實現了表面增強拉曼光譜(SERS)的高靈敏度和高穩定性定量檢測。該成果以"Clean and open yo-yo-shaped nanoparticle with large and sensitive hot space enhanced Raman Spectroscopy in ultra-dilute colloids"(基于清潔和開放空間納米結構的SERS定量分析)為題目，發表在國際分析化學類頂刊《Analytical Chemistry》(《分析化學》)上。

傳統 SERS 研究將關注點放在“制造更多/更強熱點”上，但熱點過窄、配體屏蔽與場分布不均往往導致利用效率低與信號波動。該工作系統證明：(1)在保持適度增強因子的同時，擴大且均勻化電磁場可顯著提升定量可靠性;(2)清潔開放表面是實現分子高效進入“熱空間”的關鍵。

研究團隊通過在超稀溶膠中結合溶劑回流洗滌和氯離子取代的方法，成功去除了納米顆粒表面的檸檬酸鈉表面活性劑，形成了清潔表面的悠悠球形納米顆粒 (圖1)。這種獨特的結構設計使分析物分子能夠輕易進入均勻電磁場的熱點區域，從而實現高靈敏度和高穩定性的SERS檢測。超稀溶膠的非聚集穩定性和動態穩定性為定量SERS分析提供了堅實基礎。研究結果表明，該悠悠球形納米顆粒膠體策略在抗癌藥物5-氟尿嘧啶(5-FU)檢測中表現出優異的均勻性，相對標準偏差(RSD)低于10%。更令人矚目的是，在對27例接受5-FU靜脈注射的腫瘤患者真實血清樣品的盲測中，與臨床金標方法相比，該SERS策略的回收率達到101.25% (圖2)。該策略為液體樣本即時、精準檢測(藥物濃度監測、體液診斷等)提供了新思路，并為等離子體納米結構設計提出可推廣的“熱空間工程”概念框架。

論文的第一作者為核能安全所博士研究生周國良。通訊作者為核能安全所楊良保研究員、董榮錄副研究員、李盼副研究員。該研究受到了國家自然科學基金等項目資助。

圖1 調節納米顆粒表面配體控制顆粒組裝

圖2 超稀溶膠穩定定量SERS檢測